DES算法详细解析与CBC模式软实现

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"DES算法软实现" DES(Data Encryption Standard)是一种经典的对称加密算法,由IBM在1970年代初开发,于1977年被美国国家标准局(NIST)采纳为联邦数据加密标准。这个例子提供了一个DES算法的软件实现,适用于学习和参考。 DES算法主要包含以下几个步骤: 1. **初始置换(Initial Permutation, IP)**:这是加密过程的第一步,它将输入的64位明文数据进行重新排列,使用了`IP_Table`数组来执行这个操作。在这个例子中,`IP_Table`定义了初始置换的映射关系。 2. **扩展置换(Expansion Permutation, E)**:经过初始置换后,64位数据被扩展成48位,通过`E_Table`数组完成。这个过程使得每个数据块能够影响更多的密钥位,增加安全性。 3. **循环运算**:这是DES的核心部分,包括16轮迭代。每一轮都包含以下四个步骤: - **子密钥产生(Subkey Generation)**:从原始的64位密钥中,通过一系列的置换和异或操作生成16个子密钥,每个子密钥长度为48位。 - **置换函数(Permutation Function, P)**:对扩展后的48位数据进行非线性变换。 - **S盒操作(Substitution Box, S-Box)**:使用8个S盒进行非线性替换,每个S盒将6位输入转换为4位输出。 - **异或(XOR)**:将S盒的输出与当前轮的子密钥进行异或操作。 4. **模式填充(Padding)**:在加密前,可能需要根据不同的填充模式(如PKCS#7)对明文进行填充,使其长度是64位的倍数。 5. **CBC模式(Cipher Block Chaining, CRYPT_MODE_CBC1)**:这是DES的一种工作模式,每一轮的加密结果都会与前一个密文块进行异或操作,增加了加密的复杂性和安全性。 6. **ECB模式(Electronic Codebook, CRYPT_MODE_ECB2)**:另一种常见的工作模式,每个数据块独立加密,不考虑前后关系,相对较弱。 7. **最终置换(Final Permutation, IP^-1)**:在解密过程中,16轮迭代后,使用`IPR_Table`进行逆初始置换,恢复出64位数据。 8. **解密过程**:与加密过程类似,但子密钥的顺序是反向的,且异或操作的顺序也相反,以实现解密。 这个例子中的代码可能包含了这些步骤的实现,例如定义了常量和数组来存储各种置换表,以及可能的函数来执行加密和解密操作。由于没有完整的代码,具体的实现细节无法详细展开,但上述内容提供了理解DES算法软实现的基础。学习者可以通过这个例子进一步了解DES的工作原理,并在此基础上编写自己的DES加密和解密程序。